專利名稱：圖像顯示裝置和投影機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像顯示裝置和投影機，特別是涉及適合于使用傾斜反射鏡裝置的圖像顯示裝置和將LED元件等的固體發(fā)光元件用做光源進行彩色顯示的投影機的技術(shù)。
在此，如果為使投影圖像高亮度化，而在金屬鹵化物燈那樣的白色光源中加大輸出，則光源部分將大型化。此外，起因于高輸出化的發(fā)熱量也將增大。
為此，作為光源部分可以使用發(fā)光二極管(以下，稱作‘LED’)或半導(dǎo)體激光器(以下，稱作‘LD’)那樣的發(fā)光元件，來取代白色光源。例如，隨著近些年來的LED的開發(fā)的進步，特別是高精度的藍色LED元件的實用化日益進步。在該情況下，通過在圖像的1個幀期間內(nèi)，使R光、G光、B光用的發(fā)光元件依次點亮，來對傾斜反射鏡裝置進行照明。由此，把彩色像投影到屏幕上。
但是，為了依次投影R光、G光和B光，作為整體得到白色的投影圖像，就必須使G光的光束量相對全體的光束量占60％到80％左右。為此，如果同一數(shù)量地設(shè)置同一輸出的各個色光的發(fā)光元件，則G光的光束量不足。
此外，也可以考慮使G光用的發(fā)光元件的數(shù)量比R光用和B光用的發(fā)光元件的數(shù)量多。但是，如果使G光用的發(fā)光元件的數(shù)量增多，則G光用發(fā)光元件所占的面積理所當然地要增大。
在這里，在含有光源部分和傾斜反射鏡裝置的光學系統(tǒng)中，可以把可以有效地處理的光束所存在的空間性的擴展表示為面積和立體角之積(etendue，geometrical extent)。該面積和立體角之積，可保存在光學系統(tǒng)中。因此，如果光源部分的空間性的擴展增大，可以用傾斜反射鏡裝置取入的角度就會減小。為此，就不能有效地使用來自光源部分的光束。
如上所述，如果作為光源部分使用LED或LD那樣的發(fā)光元件，由于必須使G光用的發(fā)光元件的數(shù)量比其他光的發(fā)光元件的數(shù)量更多，故則存在著光源部分會大型化的問題。此外，如上所述，由于G光用的光源部分的空間性的擴展增大，故存在著可以有效地使用的光束量減少這樣的問題。
此外，在以往的投影機中，使用了金屬鹵化物燈等的白色光源。這樣的燈，由于發(fā)熱量大，故需要用來進行冷卻的裝置。這是對投影機的小型化的制約之一。
為此，在本發(fā)明中，目的在于提供使用固體發(fā)光元件的、低成本且小型緊湊的構(gòu)成的投影機，此外，還提供可以把來自固體發(fā)光元件的照明光束無浪費地利用作為投影光的光的利用效率高的投影機。此外，目的還在于提供既是使用每一個的光量都小的固體發(fā)光元件的投影機，又可以顯示明亮、鮮明的高畫質(zhì)的彩色圖像的投影機。
為了解決上述課題，實現(xiàn)其目的，本發(fā)明提供的圖像顯示裝置，具有供給第1波長區(qū)域的第1色光的第1色光用光源部分；供給與上述第1波長區(qū)域不同的第2波長區(qū)域的第2色光的第2色光用光源部分；以及具有可以擇一地選擇第1反射位置和第2反射位置的多個可動反射鏡元件的傾斜反射鏡裝置；其中，上述第1色光用光源部分，被設(shè)置為使得在上述可動反射鏡元件為第1反射位置時，向規(guī)定方向反射上述第1色光，在上述可動反射鏡元件為第2反射位置時，向與上述規(guī)定方向不同的方向反射上述第1色光；上述第2色光用光源部分，被設(shè)置為使得在上述可動反射鏡元件為上述第2反射位置時，向上述規(guī)定方向反射上述第2色光，在上述可動反射鏡元件為上述第1反射位置時，向與上述規(guī)定方向不同的方向反射上述第2色光。由此，就可以得到高亮度且小型的圖像顯示裝置。特別是由于可以減小上述笫1色光用光源部分的空間性的面積，故可以使第1色光用光源部分小型化。再有，如上所述，由于因使用面積和立體角之積而使得上述第1色光用光源部分的空間性的面積小，故得以增加可以有效地使用的光束。
此外，倘采用本發(fā)明的優(yōu)選實施例，則理想的是還具有依次切換點亮上述第1色光用光源部分和第2色光用光源部分的光源驅(qū)動部分。由此，觀察者就可以用肉眼在進行了積分的狀態(tài)下識別第1色光和第2色光。因此，可以得到全色彩圖像。
此外，倘采用本發(fā)明的優(yōu)選實施例，則理想的是上述可動反射鏡元件，是可以繞規(guī)定軸旋轉(zhuǎn)的；所述圖像顯示裝置還具有，根據(jù)圖像信號，向上述第1反射位置，和與上述第1反射位置以上述規(guī)定軸為中心大致對稱的上述第2反射位置，驅(qū)動上述可動反射鏡元件的傾斜反射鏡裝置驅(qū)動部分。歸因于此，就可以高速且確實地驅(qū)動可動反射鏡元件。
此外，倘采用本發(fā)明的優(yōu)選實施例，則理想的是上述傾斜反射鏡裝置驅(qū)動部分，為了向上述規(guī)定方向引導(dǎo)上述第1色光，在上述第1色光用光源部分點亮時，將上述可動反射鏡元件驅(qū)動到上述第1反射位置；為了向上述規(guī)定方向引導(dǎo)上述第2色光，在上述第2色光用光源部分點亮時，將上述可動反射鏡元件驅(qū)動到上述第2反射位置。歸因于此，就可以進行可否向規(guī)定方向引導(dǎo)第1色光和第2色光這樣的內(nèi)容的調(diào)制。
此外，倘采用本發(fā)明的優(yōu)選實施例，則理想的是上述光源驅(qū)動部分，在被顯示的圖像的1幀內(nèi)，使上述第1色光用光源部分的點亮期間，與上述第2色光用光源部分的點亮期間不同。歸因于此，即便是光源的光束量不同，也可以進行更為明亮的圖像顯示。
此外，倘采用本發(fā)明的優(yōu)選實施例，則理想的是上述光源驅(qū)動部分，在被顯示的圖像的1幀內(nèi)，使上述第1色光用光源部分的點亮期間，比上述第2色光用光源部分的點亮期間更長。歸因于此，即便是在第1色光用光源部分和第2色光用光源部分為同一輸出且同一數(shù)量的情況下，也可以實現(xiàn)光源部分的小型化，同時，還可以得到為得到白色所必須的笫1色光的光束量。
此外，倘采用本發(fā)明的優(yōu)選實施例，則理想的是上述光源驅(qū)動部分，使上述笫1色光的色調(diào)表現(xiàn)期間的單位期間的長度與上述第2色光的色調(diào)表現(xiàn)期間的單位期間的長度不同。歸因于此，就可以在各個色光中進行正確的色調(diào)表現(xiàn)。
此外，倘采用本發(fā)明的優(yōu)選實施例，則理想的是上述光源驅(qū)動部分，使驅(qū)動上述第1色光用光源部分時的第1色光用光源驅(qū)動時鐘信號的頻率，和驅(qū)動上述第2色光用光源部分時的第2色光用光源驅(qū)動時鐘信號的頻率不同。歸因于此，就可以在各個色光中進行正確的光源驅(qū)動。
此外，倘采用本發(fā)明的優(yōu)選實施例，則理想的是上述第1色光用光源驅(qū)動時鐘信號和上述第2色光用光源驅(qū)動時鐘信號，還具有在兩信號中共同的頻率的單位時鐘信號。歸因于此，就可以簡化驅(qū)動電路。
此外，倘采用本發(fā)明的優(yōu)選實施例，則理想的是上述第2色光用光源部分，由多個紅色用發(fā)光元件和多個藍色用發(fā)光元件構(gòu)成；上述紅色用發(fā)光元件和藍色用發(fā)光元件，被配置在同一基板上。歸因于此，光束量大的發(fā)光元件，就可以單獨地效率良好地進行照明。另外，以下在本說明書中，發(fā)光元件指的是包括固體發(fā)光元件的元件。
此外，倘采用本發(fā)明的優(yōu)選實施例，則理想的是上述第1色光用光源部分和上述第2色光用光源部分，分別具有多個發(fā)光元件；上述各個發(fā)光元件，具有發(fā)光芯片部分，和用于把來自上述發(fā)光芯片部分的光導(dǎo)向上述傾斜反射鏡裝置的透鏡部件。歸因于此，由于可以對傾斜反射鏡裝置效率良好地進行照明，故可以得到高亮度的圖像。
此外，倘采用本發(fā)明的優(yōu)選實施例，則理想的是上述各個發(fā)光元件，還具有用于把來自上述發(fā)光芯片部分的光導(dǎo)向規(guī)定方向的錐形棒部件。歸因于此，就可以把來自各個發(fā)光元件的光效率良好地導(dǎo)向傾斜反射鏡裝置。
此外，倘采用本發(fā)明的優(yōu)選實施例，則理想的是上述發(fā)光芯片部分和上述透鏡部件被一體地形成。歸因于此，制造就會變得容易，而且，還可以減少各個發(fā)光元件的光量不均勻。
此外，本發(fā)明還提供一種圖像顯示裝置，具有供給第1波長區(qū)域的第1色光的第1色光用光源部分；供給至少與上述第1波長區(qū)域不同的第2波長區(qū)域的第2色光的第2色光用光源部分；根據(jù)圖像信號，對來自上述第1色光用光源部分和上述第2色光用光源部分的光進行調(diào)制的空間光調(diào)制裝置(空間調(diào)制元件)；以及在被顯示的圖像的1幀內(nèi)，使上述第1色光用光源部分的點亮期間，和上述第2色光用光源部分的點亮期間不同的光源驅(qū)動部分。歸因于此，就可以提供使用空間光調(diào)制裝置的小型且高亮度的圖像顯示裝置。此外，即便是各個光源部分的光束量分別不同，也可以進行明亮的顯示。
此外，倘采用本發(fā)明的優(yōu)選實施例，則理想的是上述光源驅(qū)動部分，在被顯示的圖像的1幀內(nèi)，使上述第1色光用光源部分的點亮期間，比上述第2色光用光源部分的點亮期間更長。歸因于此，即便是在第1色光用光源部分和第2色光用光源部分為同一輸出且同一數(shù)量的情況下，也可以實現(xiàn)光源部分的小型化，同時，還可以得到為得到白色所必須的第1色光的光束量。
此外，倘采用本發(fā)明的優(yōu)選實施例，則理想的是上述光源驅(qū)動部分，在被顯示的圖像的1幀內(nèi)，使上述第1色光的色調(diào)表現(xiàn)期間比上述第2色光的色調(diào)表現(xiàn)期間更長。歸因于此，即便是在第1色光用光源部分和第2色光用光源部分為同一輸出且同一數(shù)量的情況下，也可以實現(xiàn)光源部分的小型化，同時，還可以得到為得到白色所必須的第1色光的光束量。
此外，倘采用本發(fā)明的優(yōu)選實施例，則理想的是上述第1色光是綠色光；上述第2色光是紅色光或藍色光中的至少任何一方的光。歸因于此，在可以減小G光用光源部分所占的空間性的面積的同時，還可以充分地得到為得到白色光所必須的G光的光束量。
此外，倘采用本發(fā)明的優(yōu)選實施例，則理想的是上述光源驅(qū)動部分，使上述第1色光的色調(diào)表現(xiàn)期間的單位期間的長度與上述第2色光的色調(diào)表現(xiàn)期間的單位期間的長度不同。歸因于此，就可以在各個色光中進行正確的色調(diào)表現(xiàn)。
此外，倘采用本發(fā)明的優(yōu)選實施例，則理想的是上述光源驅(qū)動部分，使驅(qū)動上述第1色光用光源部分時的第1色光用光源驅(qū)動時鐘信號的頻率，和驅(qū)動上述第2色光用光源部分時的第2色光用光源驅(qū)動時鐘信號的頻率不同。歸因于此，就可以在各個色光中進行正確的光源驅(qū)動。
此外，倘采用本發(fā)明的優(yōu)選實施例，則理想的是上述第1色光用光源驅(qū)動時鐘信號和上述第2色光用光源驅(qū)動時鐘信號，還具有在兩信號中共同的頻率的單位時鐘信號。歸因于此，就可以簡化驅(qū)動電路。
此外，倘采用本發(fā)明的優(yōu)選實施例，則理想的是上述空間光調(diào)制裝置，是具有可以擇一地選擇第1反射位置和第2反射位置的多個可動反射鏡元件的傾斜反射鏡裝置；上述傾斜反射鏡裝置，在上述可動反射鏡元件為上述第1反射位置時，向規(guī)定方向反射上述第1色光和上述第2色光，在上述可動反射鏡元件為上述第2反射位置時，向與上述規(guī)定方向不同的方向反射上述第1色光和上述第2色光。歸因于此，就可以提供使用傾斜反射鏡裝置的小型且高亮度的圖像顯示裝置。特別是由于可以減小上述第1色光用光源部分的空間性的面積，故可以使第1色光用光源部分小型化。再有，如上所述，由于上述第1色光用光源部分的空間性的面積小，故得以增加可以有效地使用的光束。
此外，倘采用本發(fā)明的優(yōu)選實施例，則理想的是上述空間光調(diào)制裝置，是反射型或透過型液晶光閥。歸因于此，就可以提供使用液晶光閥的小型且高亮度的圖像顯示裝置。
此外，倘采用本發(fā)明的優(yōu)選實施例，則可以提供其特征為具有上邊所說的圖像顯示裝置和投影來自上述空間光調(diào)制裝置的調(diào)制光的投影透鏡的投影機。由此可以提供小型的且可以得到高亮度圖像的投影機。
此外，在本發(fā)明中，在反射型的空間光調(diào)制裝置的前面配置場透鏡，以含有該場透鏡和反射型的空間光調(diào)制裝置的調(diào)制光學系統(tǒng)介于中間，在與投影透鏡(投影透鏡系統(tǒng))的入射光瞳成為共軛關(guān)系的位置和面積上，配置使多個固體發(fā)光元件，例如LED元件排列起來的光射出區(qū)域。就是說，本發(fā)明的投影機，具有具備將多個固體發(fā)光元件排列起來的光射出區(qū)域的光源；具備切換來自該光源的照明光束從而形成圖像的調(diào)制區(qū)域的反射型的空間光調(diào)制裝置；投影來自該空間光調(diào)制裝置的顯示光束的投影透鏡；以及在上述空間光調(diào)制裝置的附近，被配置為使得上述照明光束和顯示光束透過的正的折射率的場透鏡；其中，上述投影透鏡的入射光瞳和上述光源的光射出區(qū)域，以含有上述場透鏡和空間光調(diào)制裝置的調(diào)制光學系統(tǒng)介于中間，處于共軛關(guān)系。
在該投影機中，由于光射出區(qū)域和投影透鏡的入射光瞳以調(diào)制光學系統(tǒng)介于中間，處于共軛關(guān)系，故從光射出區(qū)域向調(diào)制光學系統(tǒng)輸出的光全部進入投影透鏡的入射光瞳。因此，從光射出區(qū)域向調(diào)制光學系統(tǒng)輸出的照明光束，只要空間光調(diào)制裝置是ON狀態(tài)，則全部都將成為顯示光束，全部向屏幕輸出。為此，從光源的光射出區(qū)域輸出的照明光束就沒有浪費地作為顯示光束輸出，即便是存在著由透鏡等產(chǎn)生的吸收等，也可以將在光射出區(qū)域上排列起來的固體發(fā)光元件的光量全部都無浪費地用于圖像顯示。因此，可以提供消除了無用地配置的固體發(fā)光元件，來自固體發(fā)光元件的照明光束的利用效率高，可以用最小的構(gòu)成進行明亮鮮明的彩色顯示的投影機。
在空間光調(diào)制裝置為反射方向不變化的反射型的情況下，例如，在是反射型的液晶面板的情況下，與投影透鏡的入射光瞳共軛的光射出區(qū)域的方向，一意地決定。另一方面，在把小型的可動反射鏡元件配置成矩陣狀的所謂的數(shù)字反射鏡裝置(DMD)的情況下，使可動反射鏡元件在數(shù)10度左右的范圍內(nèi)移動對照明光束進行ON/OFF控制或進行調(diào)制。因此，必須使投影透鏡的入射光瞳和光射出區(qū)域以空間光調(diào)制裝置的可動反射鏡元件為ON的狀態(tài)的調(diào)制光學系統(tǒng)介于中間，成為光學性的共軛關(guān)系。就是說，在把光射出區(qū)域配置在入射光瞳的共軛像的范圍內(nèi)的情況下，該圖像的范圍，就變成為在空間光調(diào)制裝置的切換方向或ON狀態(tài)的入射方向上形成的像的范圍。
再有，在可動反射鏡元件，可選擇第1有效角度(反射位置)和第2有效角度(反射位置)這2個狀態(tài)的空間光調(diào)制裝置中，有2個共軛的位置。因此，可以使光源具有2個光射出區(qū)域，即，光源可以具有以上述可動反射鏡元件為上述第1有效角度的狀態(tài)下的上述調(diào)制光學系統(tǒng)介于中間、與上述投影透鏡的入射光瞳處于共軛關(guān)系的第1光射出區(qū)域，和以上述可動反射鏡元件為上述第2有效角度的狀態(tài)下的上述調(diào)制光學系統(tǒng)介于中間、與上述投影透鏡的入射光瞳處于共軛關(guān)系的笫2光射出區(qū)域。由于在光源中可以設(shè)定與投影透鏡的入射光瞳處于共軛關(guān)系且所射出的照明光束不會變成為浪費的2個光射出區(qū)域，故可以配置固體發(fā)光元件的面積變成為2倍，可以顯示更為明亮的圖像。
但是，由于不可能同時對從2個光射出區(qū)域輸出的照明光束進行調(diào)制，故理想的是在上述第2光出射區(qū)域上，配置射出不同的顏色的固體發(fā)光元件。此外，在配置射出顏色不同的照明光束的固體發(fā)光元件的情況下，由于這些第1和第2光射出區(qū)域的面積將變成為相等，故進行如何的分配就成為問題。在考慮相對可見度因數(shù)的情況下，在從LED元件、有機EL等的各色的固體發(fā)光元件射出的色光之內(nèi)，綠色的照明光束的光量感度非常地低，是別的顏色的大約一半。因此，理想的是把增至2倍的光射出區(qū)域的1面作成為把照射綠色光的固體發(fā)光元件排列起來的區(qū)域使用。這樣的配置，與用不同的定時切換不同的顏色的照明光束的控制相一致。
把固體發(fā)光元件配置在與調(diào)制光學系統(tǒng)的入射光瞳的像的范圍大體上一致的光射出區(qū)域的范圍內(nèi)的一個方法，是在與由入射光瞳的場透鏡形成的圓形的像大體上一致的范圍內(nèi)，使得埋入或分散于圓形的范圍內(nèi)那樣地配置多個固體發(fā)光元件。歸因于此，就可以無浪費地配置固體發(fā)光元件，就可以把從所有的固體發(fā)光元件輸出的照明光束都用于顯示圖像。
若把由場透鏡和空間光調(diào)制裝置構(gòu)成的調(diào)制光學系統(tǒng)的倍率，選擇為大約為1，則在從場透鏡到空間光調(diào)制裝置之間光線將變成為平行，就是說，將變成為遠心的光線。為此，如果是采用可動反射鏡元件的空間光調(diào)制裝置，則由于角度小且可以排除無效光，故易于進行切換，易于產(chǎn)生高對比度的圖像。若選擇調(diào)制光學系統(tǒng)使得倍率變成為1以上，由于存在著顯示光束和光射出區(qū)域進行干擾的可能性，是困難的。另一方面，可以把調(diào)制光學系統(tǒng)選擇為使得倍率變成為小于1，由于光射出區(qū)域的面積可以增大，故存在著可以配置數(shù)量多的固體發(fā)光元件的可能性。在該情況下，雖然結(jié)果變成為從場透鏡向空間光調(diào)制裝置入射收斂光，但是，只要是在空間光調(diào)制裝置的可進行切換的角度范圍內(nèi)，就不會特別給畫質(zhì)造成大的影響。
如上所述，通過使得光射出區(qū)域與投影透鏡的入射光瞳成為共軛關(guān)系那樣地配置固體發(fā)光元件，就可以防止產(chǎn)生無用的照明光束。如果著眼于每一個固體發(fā)光元件，則每一個固體發(fā)光元件的發(fā)光面，即發(fā)光部分小，此外，要輸出的照明光束的強度分布在各個固體發(fā)光元件中都存在著個體差。因此，如果僅僅把固體發(fā)光元件排列在光射出區(qū)域上，即便是使從它們輸出的照明光束對液晶、反射鏡裝置等的空間光調(diào)制裝置的調(diào)制區(qū)域進行照明，也難于無不均勻地均等地進行照射。為此，在本發(fā)明中，將微型透鏡陣列配置在固體發(fā)光元件的空間光調(diào)制裝置一側(cè)，即出射一側(cè)，形成光射出區(qū)域，同時，使得各個固體發(fā)光元件的發(fā)光部分和上述調(diào)制區(qū)域，以含有上述微型透鏡陣列的照明透鏡光學系統(tǒng)介于中間，處于共軛關(guān)系。
在該投影機中，通過把光學系統(tǒng)形成為使得各個固體發(fā)光元件的發(fā)光部分和調(diào)制區(qū)域變成為共軛關(guān)系，向調(diào)制區(qū)域無浪費地照射從各個發(fā)光部分射出的照明光束。因此，即便是對從各個固體發(fā)光元件的發(fā)光部分這樣的微觀的觀點來說也可以防止照明光束的浪費。此外，通過用從各個固體發(fā)光元件照射的照明光束對整個調(diào)制區(qū)域進行照明，并使它們重疊，確保為進行投影所需要的光量。由于可以用各個固體發(fā)光元件對整個調(diào)制區(qū)域進行照明，故可以消除由固體發(fā)光元件的個體差產(chǎn)生的不均勻，可以均等地對整個調(diào)制區(qū)域進行照明。此外，由于用與調(diào)制區(qū)域處于共軛關(guān)系的各個固體發(fā)光元件對整個調(diào)制區(qū)域進行照明，故可以提供不會浪費照明光束、可用小的構(gòu)成進行效率良好地照明、緊湊且明亮的投影機。
此外，把固體發(fā)光元件，和與之成對的微型透鏡的光軸，配置為使得在各自的對中錯開，作成為使得在空間光調(diào)制裝置上，發(fā)光部分的像重疊，這對防止從各個固體發(fā)光元件發(fā)生無用的照明光束也是有效的。
此外，在上述調(diào)制區(qū)域大體上是方形大情況下，通過把各個固體發(fā)光元件的發(fā)光部分也作成為方形，并配置為使得每一個的方形的一邊成為大體上平行，就可以防止從各個固體發(fā)光元件產(chǎn)生將成為無用的照明光束。在調(diào)制區(qū)域是長方形的情況下，理想的是也把發(fā)光部分作成為長方形，并配置為使得每一個的長方形的長邊方向的一邊成為大體上平行。此外，通過作成為使得發(fā)光部分的縱橫比與空間光調(diào)制裝置的調(diào)制區(qū)域的縱橫比成為大體上相等，成為相似的形狀，則來自每一個固體發(fā)光元件的照明光束就變得更加易于重疊，可以防止產(chǎn)生無用的照明光束。
代替將發(fā)光部分的形狀作成為方形，作為構(gòu)成微型透鏡陣列的各個微型透鏡，采用縱橫的曲率或倍率不同的微型透鏡，在空間光調(diào)制裝置上，可以形成與調(diào)制區(qū)域相似或大體上一致的形狀的發(fā)光部分。因此，通過使這些發(fā)光部分的像重疊，就可以進行無浪費地，而且無不均勻地照明。在該情況下，雖然結(jié)果成為微型透鏡的縱的形狀引起的第1結(jié)像位置與微型透鏡的橫的形狀引起的第2結(jié)像位置不同，但是，通過在這些第1和第2結(jié)像位置之間，配置空間光調(diào)制裝置，就可以無浪費地由各個固體發(fā)光元件照明調(diào)制區(qū)域。
圖2是放擴大示出了傾斜反射鏡裝置的構(gòu)成的一部分的圖示。
圖3是示出了傾斜反射鏡裝置的反射角度的圖示。
圖4是示出了傾斜反射鏡裝置的反射角度的圖示。
圖5是示出了點亮期間及其定時的圖示。
圖6是示出了光源部分的構(gòu)成的圖示。
圖7是示出了實施例2的投影機的概略構(gòu)成的圖示。
圖8是示出了具備實施例3的圖像顯示裝置的投影機的概略構(gòu)成的圖示。
圖9是示出了具備實施例4的圖像顯示裝置的投影機的概略構(gòu)成的圖示。


圖10是示出了具備實施例5的圖像顯示裝置的投影機的概略構(gòu)成的圖示。
圖11是示出了具備實施例6的圖像顯示裝置的投影機的概略構(gòu)成的圖示。
圖12是示出了在光源中使用LED元件的實施例7的投影機的概要的圖示。
圖13是示出了構(gòu)成光閥的調(diào)制區(qū)域的傾斜反射鏡元件的概要的圖示。
圖14是示出了在圖12所示的投影機中，入射光瞳和光射出區(qū)域之間的概略位置關(guān)系的圖示。
圖15是示出了在光射出區(qū)域上配置LED元件的例子的圖示。
圖16是示出了微型透鏡的不同的例子的圖示。
圖17是示出了將微型透鏡的光軸錯開以使照明光束重疊的投影機的概要的圖示。
圖18是示出了借助于光軸偏移的照明光束使得進行重疊那樣地照射調(diào)制區(qū)域的樣子的圖示。
圖19(a)是示出了調(diào)制光學系統(tǒng)的倍率為1的情況的圖示，(b)是示出了調(diào)制光學系統(tǒng)的倍率小于1的情況的圖示。
符號的說明1圖像顯示裝置， 10第1色光用光源部分， 11 G光用發(fā)光元件，12發(fā)光芯片部份， 13錐狀棒部件， 20第2色光用光源部分，21 R光用發(fā)光元件，22 B光用發(fā)光元件， 23基板，24、25發(fā)光芯片部分， LS透鏡部件，30傾斜反射鏡裝置，31可動反射鏡元件，32基板，33、34電極，35規(guī)定軸，40驅(qū)動控制部分，50投影透鏡，60屏幕， 100、200、300投影機，
110光源部分， 110R、110G、110B各色用發(fā)光元件，130驅(qū)動控制部分， 140傾斜反射鏡裝置，141可動反射鏡元件，150投影透鏡系統(tǒng)，160屏幕， 210透過型液晶光閥，310透鏡，320偏振光束分離器，320a偏振面，330反射型液晶光閥，400圖像顯示裝置， 410導(dǎo)光板，420透過型液晶光閥，501投影機，510光源，511.LED元件， 512光射出區(qū)域，513發(fā)光部，515微型透鏡陣列， 516微型透鏡， 530光閥，531微型反射鏡，532傾斜反射鏡元件(開關(guān)元件)，539調(diào)制區(qū)域， 540場透鏡，550投影透鏡，552入射光瞳， 571照射光束， 573顯示光束，599屏幕，
(實施例1)圖1是示出了本發(fā)明的實施例的圖像顯示裝置1的概略構(gòu)成的圖示。第1色光用光源部分10供給作為第1波長區(qū)域的第1色光的G光。此外，第1色光用光源部分10由多個G光用發(fā)光元件11構(gòu)成。作為發(fā)光元件，可以使用LD或LED等，此外，作為第1色光用光源部分1也可以使用有機EL元件。
第2色光用光源部分20，供給作為與上述第1波長區(qū)域不同的第2波長區(qū)域的第2色光的B光或R光。此外，第2色光用光源部分20，由多個R光用發(fā)光元件21和B光用發(fā)光元件22構(gòu)成。這些發(fā)光元件的構(gòu)成，將在后邊描述。
來自這些第1色光用光源部分10或第2色光用光源部分20的光，從彼此不同的方向入射到傾斜反射鏡裝置30。傾斜反射鏡裝置30具有多個可動反射鏡元件31。驅(qū)動控制部分40，進行第1色光用光源部分10、第2色光用光源部分20和傾斜反射鏡裝置30的驅(qū)動控制。對于該驅(qū)動控制的細節(jié)將在后邊描述。
接著，根據(jù)圖2(a)、(b)，對于根據(jù)圖像信號調(diào)制來自第1色光用光源部分10或第2色光用光源部分20的光的構(gòu)成，進行說明。圖2(a)、(b)放大示出了傾斜反射鏡裝置30的構(gòu)成的一部分。圖2(a)示出了調(diào)制來自第1色光用光源部分10的G光的構(gòu)成。在傾斜反射鏡裝置30的表面上，設(shè)置有多個可動反射鏡元件31。可動反射鏡元件31可以圍繞著規(guī)定軸35轉(zhuǎn)動。在基板32上，在1個可動反射鏡元件31的周邊部分附近，設(shè)置有2個電極33、34。
把可動反射鏡元件31以規(guī)定軸35為中心進行傾斜，觸碰到電極33上的狀態(tài)，稱作第1反射位置。同樣，把可動反射鏡元件31以規(guī)定軸35為中心進行傾斜，觸碰到電極34上的狀態(tài)，稱作第2反射位置。另外，反射鏡元件31，可以擇一地選擇第1反射位置和笫2反射位置。因此，在正在驅(qū)動圖像顯示裝置1的期間，可動反射鏡元件31，不會采取第1反射位置和第2反射位置之間的中間位置。
此外，驅(qū)動控制裝置40，根據(jù)圖像信號，把可動反射鏡元件31驅(qū)動到上述第1反射位置，和與上述第1反射位置以上述規(guī)定軸35為中心大致對稱的上述第2反射位置上。在圖2(a)中，右側(cè)和左側(cè)的可動反射鏡元件31，是第1反射位置的狀態(tài)。相對于此，圖2(a)的正中間的可動反射鏡元件31則處于第2反射位置的狀態(tài)。
更具體地說，在G光用的發(fā)光元件11正在點亮期間內(nèi)要使某一像素成為ON(點亮)的情況下，驅(qū)動控制部分40就驅(qū)動傾斜反射鏡裝置30，使得與該像素對應(yīng)的可動反射鏡元件31位于第1反射位置。同樣，在G光用的發(fā)光元件11正在點亮期間內(nèi)要使某一像素成為OFF(熄滅)的情況下，驅(qū)動控制部分40就驅(qū)動傾斜反射鏡裝置30，使得與該像素對應(yīng)的可動反射鏡元件31位于第2反射位置。
借助于此，在與G圖像對應(yīng)的圖像信號表示某一像素的ON的情況下，就借助于與該像素對應(yīng)的可動反射鏡元件31，把來自G光用發(fā)光元件11的色光導(dǎo)向L1的方向。同樣，在與G圖像對應(yīng)的圖像信號表示某一像素的OFF的情況下，就借助于與該像素對應(yīng)的可動反射鏡元件31，把來自G光用發(fā)光元件11的色光導(dǎo)向與L1不同的L2的方向。
根據(jù)該構(gòu)成，在從規(guī)定方向L1的一定的視野(向方向L1前進的光被遮光)進行觀察的情況下，就可以根據(jù)圖像信號把G光調(diào)制為向規(guī)定方向L1前進的光(ON)，和向方向L2前進的光(OFF)。
其次，根據(jù)圖2(b)對R光或B光的調(diào)制進行說明。供給B光或R光的第2色光用光源部分20，在可動反射鏡元件31處于第2反射位置時，就向規(guī)定方向L1反射R光或B光，在可動反射鏡元件31處于第1反射位置時，就向與規(guī)定方向L1不同的方向L2反射R光或B光。
更具體地說，在R光用的發(fā)光元件21或B光用的發(fā)光元件22正在點亮期間內(nèi)要使某一像素變成為ON(點亮)的情況下，驅(qū)動控制部分40就驅(qū)動傾斜反射鏡裝置30，使得與該像素對應(yīng)的可動反射鏡元件31位于第2反射位置。同樣，在R光用的發(fā)光元件21或B光用的發(fā)光元件22正在點亮期間內(nèi)要使某一像素變成為OFF(熄滅)的情況下，驅(qū)動控制部分40就驅(qū)動傾斜反射鏡裝置30，使得對應(yīng)的可動反射鏡元件31位于第1反射位置。
借助于此，在與R圖像或B圖像對應(yīng)的圖像信號表示某一像素的ON的情況下，就借助于與該像素對應(yīng)的可動反射鏡元件31，把來自R光用發(fā)光元件21或B光用發(fā)光元件22的色光導(dǎo)向L1的方向。同樣，在與R圖像或B圖像對應(yīng)的圖像信號表示某一像素的OFF的情況下，就借助于與該像素對應(yīng)的可動反射鏡元件31，把來自G光用發(fā)光元件11的色光導(dǎo)向與L1不同的L3的方向。
根據(jù)該構(gòu)成，在從規(guī)定方向L1的一定的視野(向方向L1前進的光被遮光)進行觀察的情況下，就可以根據(jù)圖像信號把R光或B光調(diào)制為向規(guī)定方向L1前進的光(ON)，和向方向L3前進的光(OFF)。
傾斜反射鏡裝置30中的每一個可動反射鏡元件31，通過在1個幀期間內(nèi)按照脈沖寬度調(diào)制(PWM，pulse width modulation)的方法對R光、B光和G光中的每一個進行調(diào)制，表現(xiàn)該幀中的所有的像素的顏色和亮度。
根據(jù)圖3進一步說明相對由多個可動反射鏡元件81的陣列規(guī)定的平面(以下設(shè)為水平面H)的傾斜角度和反射方向之間的關(guān)系?？蓜臃瓷溏R元件31，假定對于水平面H僅僅可以轉(zhuǎn)位角度±θ。在該情況下，規(guī)定方向L1(ON)，對來自第1色光用光源部分10的光構(gòu)成角度2θ。此外，規(guī)定方向L2(OFF)，對來自第1色光用光源部分10的光構(gòu)成角度6θ。圖4示出了配置第1色光用光源部分10和第2色光用光源部分20這2個光源部分的情況下的、可動反射鏡元件31相對水平面H的傾斜角度和反射方向之間的關(guān)系。使得來自第1色光用光源部分10的光的規(guī)定方向L1(ON)，和來自第2色光用光源部分20的光的規(guī)定方向L1(ON)成為同一方向那樣地，配置各個光源部分。此外，來自第1色光用光源部分10的光作為OFF光進行反射的規(guī)定方向L2，相對來自第1色光用光源部分10的光構(gòu)成角度6θ。同樣，來自第2色光用光源部分20的光作為OFF光進行反射的規(guī)定方向L3，相對來自第2色光用光源部分20的光，也構(gòu)成角度6θ。之后，OFF光的規(guī)定方向L2和L3，關(guān)于規(guī)定方向L1成為對稱的方向。
其次，對使用于得到全色彩圖像的R光用發(fā)光元件21和G光用發(fā)光元件11和B光用發(fā)光元件22點亮的期間和定時進行說明。
圖5(a)示出了點亮期間及其定時。圖5(a)的波形圖示出了‘幀信號’、‘R點亮信號’、‘G點亮信號’、‘B點亮信號’和‘驅(qū)動極性反轉(zhuǎn)信號’。波形圖的橫軸是時間軸。
首先，‘幀信號’的高電平(High)期間，表明圖像信號的1個幀期間。此外，‘R點亮信號’為高電平的期間，意味著R光用發(fā)光元件21點亮的期間(點亮期間RT)，這和與R光對應(yīng)的圖像的子幀的期間一致?！瓽點亮信號’為高電平的期間，意味著G光用發(fā)光元件20點亮的期間(點亮期間GT)，這和與G光對應(yīng)的圖像的子幀的期間一致?！瓸點亮信號’為高電平的期間，意味著B光用發(fā)光元件22點亮的期間(點亮期間BT)，這和與B光對應(yīng)的圖像的子幀的期間一致。最后，‘驅(qū)動極性反轉(zhuǎn)信號’，是在要使(屏幕上邊的)像素變成為ON的情況下，表示使可動反射鏡元件31位于第1反射位置，或是位于第2反射位置的信號。在該圖5(a)中，‘驅(qū)動極性反轉(zhuǎn)信號’為高電平的期間，在要使像素變成為ON的情況下，指示使可動反射鏡元件31位于第2位置，在‘驅(qū)動極性反轉(zhuǎn)信號’為低電平的期間，在要使像素變成為ON的情況下，指示使可動反射鏡元件31位于第1位置。
在圖5(a)的例子中，在1個幀期間，首先，G光用發(fā)光元件20進行規(guī)定的點亮期間GT的期間點亮，在點亮期間GT結(jié)束后R光用發(fā)光元件21進行規(guī)定的點亮期間RT的期間點亮。然后，在點亮期間RT結(jié)束后，B光用發(fā)光元件22進行規(guī)定的點亮期間BT的期間點亮。驅(qū)動極性反轉(zhuǎn)信號，與點亮期間GT對應(yīng)的期間為低電平狀態(tài)。即，在更使在該期間內(nèi)某一像素變成為ON的情況下，就使對應(yīng)的可動反射鏡元件31位于第1位置。另一方面，驅(qū)動極性反轉(zhuǎn)信號，與點亮時間RT和BT對應(yīng)的期間，為高電平狀態(tài)。即，在要使在該期間內(nèi)某一像素變成為ON的情況下，就使對應(yīng)的可動反射鏡元件31位于第2位置。
也兼具光源驅(qū)動部分的功能的驅(qū)動控制部分40，依次切換點亮R光用發(fā)光元件21、G光用發(fā)光元件11和B光用發(fā)光元件22。此外，觀察者，由于可以用肉眼在時間積分的狀態(tài)下識別R光、G光、B光，故可以得到全色彩圖像。進而，在被顯示的圖像的1個幀內(nèi)，使各色發(fā)光元件的點亮期間GT、RT和BT的每一個獨立地不同。由此，即便是各個光源的光束量不同也可以進行正確的圖像顯示。另外，在圖5(a)的例子中，點亮時間GT最長，其次點亮時間BT長，點亮時間RT最短。
如上所述，為了得到白色，必須使G光的光束量成為全體的60％到80％左右。為此，要使G光用發(fā)光元件11的點亮期間GT，比R光用發(fā)光元件21的點亮期間RT和B光用發(fā)光元件22的點亮期間BT更長。由此，即便是在G光用發(fā)光元件11、R光用發(fā)光元件21和B光用發(fā)光元件22為同一輸出且同一數(shù)量的情況下，也可以在實現(xiàn)光源部分小型化的同時，得到為得到白色所需要的G光的光束量。
此外，驅(qū)動控制部分40，在為了向規(guī)定方向引導(dǎo)G光而點亮G光用發(fā)光元件11時，把可動反射鏡元件31驅(qū)動到第1反射位置。此外，驅(qū)動控制部分40，在為了向規(guī)定方向L1引導(dǎo)R光或B光而點亮R光用發(fā)光元件21或B光用發(fā)光元件22時，把可動反射鏡元件31驅(qū)動到第2反射位置。
就是說，把G光導(dǎo)向規(guī)定方向L1時的可動反射鏡元件31的反射位置(第1反射位置)，和把R光或B光導(dǎo)向規(guī)定方向L1時的可動反射鏡元件31的反射位置(第2反射位置)是相反的位置狀態(tài)。為此，如圖5(a)是驅(qū)動極性反轉(zhuǎn)信號所示，用于可動反射鏡元件31的驅(qū)動極性，在G光用發(fā)光元件11和R光用發(fā)光元件21或B光用發(fā)光元件22中要進行反轉(zhuǎn)。由此，就可以進行是否向規(guī)定方向引導(dǎo)R光、G光、B光這樣的內(nèi)容的調(diào)制。
圖5(b)示出了傾斜反射鏡裝置30的驅(qū)動定時。圖5(b)示出了‘幀信號’、‘R色調(diào)表現(xiàn)信號’、‘G色調(diào)表現(xiàn)信號’、‘B色調(diào)表現(xiàn)信號’和‘時鐘’的定時波形圖。波形圖的橫軸是時間軸。更具體地說，‘R色調(diào)表現(xiàn)信號’為高電平的期間與色調(diào)表現(xiàn)期間RK對應(yīng)，‘G色調(diào)表現(xiàn)信號’為高電平的期間與色調(diào)表現(xiàn)期間GK對應(yīng)，‘B色調(diào)表現(xiàn)信號’為高電平的期間與色調(diào)表現(xiàn)期間BK對應(yīng)。在圖5(b)中，首先出現(xiàn)色調(diào)表現(xiàn)期間GK，在G色調(diào)表現(xiàn)期間GK結(jié)束后，接著出現(xiàn)色調(diào)表現(xiàn)期間RK，在色調(diào)表現(xiàn)期間RK結(jié)束后，出現(xiàn)色調(diào)表現(xiàn)期間BK。此外，如圖5(b)所示，色調(diào)表現(xiàn)期間GK的長度最長，色調(diào)表現(xiàn)期間RK的長度最短。
另外，所謂色調(diào)表現(xiàn)期間GK，是空間光調(diào)制裝置(傾斜反射鏡裝置30)為了實現(xiàn)G光的強度(色調(diào))需要的時間期間。此外，色調(diào)表現(xiàn)期間GK和與G光對應(yīng)的圖像的子幀的期間一致。在該色調(diào)表現(xiàn)期間GK內(nèi)，入射光根據(jù)圖像信號按照脈沖寬度調(diào)制的方法進行調(diào)制。更具體點地說，在圖像信號用n位(ビツト)(n為正整數(shù))表示G光的強度的情況下，色調(diào)表現(xiàn)期間GK，被分割成長度比為2021...、2(n-1)的n個單位期間，在n個單位期間的每一個單位期間，可動反射鏡元件31，維持ON狀態(tài)或OFF狀態(tài)中的任一個狀態(tài)。之后，為了實現(xiàn)規(guī)定的上述強度(色調(diào))，只要使得按照該強度的比例的時間的長度地使入射光朝向方向L1那樣地，使可動反射鏡元件31在n個單位期間內(nèi)的恰好所必要的單位期間變成為ON的狀態(tài)即可。例如，如果表示圖像信號的強度值是最大值((2n)-1)，在n個單位期間的全部期間，即，色調(diào)表現(xiàn)期間GK的大致全部期間內(nèi)，使反射鏡成為ON狀態(tài)即可。另一方面，如果表示圖像信號的強度值是最小值(0)，則在n個單位期間的全部期間，即，色調(diào)表現(xiàn)期間GK的大致全部期間，使反射鏡成為OFF狀態(tài)即可。另外，由于色調(diào)表現(xiàn)期間RK和色調(diào)表現(xiàn)期間BK也和色調(diào)表現(xiàn)期間GK是同樣的，故說明從略。但是，在色調(diào)表現(xiàn)期間RK和色調(diào)表現(xiàn)期間BK中，處于ON狀態(tài)的可動反射鏡元件31的位置，和在色調(diào)表現(xiàn)期間GK中處于ON狀態(tài)的可動反射鏡元件31的位置，彼此不同。
如圖5(b)所示，該色調(diào)表現(xiàn)期間RK、GK、BK的長度也可以是不同的長度。在色調(diào)表現(xiàn)期間RK、GK、BK的長度不同的情況下，已被分割為n個的單位期間中的每一個，也將與R、G、B各個色光對應(yīng)地不同。
色調(diào)表現(xiàn)期間RK，與圖5(a)的點亮期間RT大體上一致。此外，色調(diào)表現(xiàn)期間GT，與圖5(a)的點亮期間GT大體上一致。而色調(diào)表現(xiàn)期間BT，與圖5(a)的點亮期間BT大體上一致。
此外，傾斜反射鏡裝置30，由于與某一子幀的開始定時同步地同時開始與該子幀的圖像中的所有的像素對應(yīng)的可動反射鏡元件31的調(diào)制，故所有的可動反射鏡元件31都將按照圖5(b)所示的定時圖形進行驅(qū)動。
此外，驅(qū)動控制部分40，可以使驅(qū)動G光用發(fā)光元件11時的G光用光源驅(qū)動時鐘信號的頻率，和驅(qū)動R光用發(fā)光元件21或B光用發(fā)術(shù)元件22時的第2色光用光源驅(qū)動時鐘信號的頻率不同。由此，就可以在各個色光中進行正確的光源驅(qū)動。此外，優(yōu)選地，G光用光源驅(qū)動時鐘信號，和上述第2色光用光源驅(qū)動時鐘信號，進而，理想的是在兩信號中還具有共同的頻率的單位時鐘信號。由此，可以簡化驅(qū)動電路。
此外，即便是在R光用發(fā)光元件21和G光用發(fā)光元件11和B光用發(fā)光元件22的數(shù)量分別不同的情況下，只要控制使得G光的點亮期間或色調(diào)表現(xiàn)期間比其他的色光更多即可。
接著，用圖6(a)、(b)對光源部分的構(gòu)成進行說明。圖6(a)示出了光源部分供給照明光的構(gòu)成。另外，在圖6(a)中，為簡單起見，省略了可動反射鏡元件等的一部分的構(gòu)成。
如上所述，第1色光用光源部分10和第2色光用光源部分20，分別具有多個各色用發(fā)光元件11、21、22。此外，這些各色用發(fā)光元件11、21、22，分別具有發(fā)光芯片部分12、24、25，和用于把來自上述發(fā)光芯片部分12、24、25的光源光導(dǎo)向傾斜反射鏡裝置30的大致整個區(qū)域的透鏡部件LS。此外，多個R光用發(fā)光元件21和多個B光用發(fā)光元件22被配置在同一基板23上。由此，光束量大的發(fā)光元件就可以單獨地效率良好地進行照明。
圖6(b)，以G光用發(fā)光元件11為代表例，更為詳細地示出了發(fā)光元件的構(gòu)成。G光用發(fā)光元件11，具有用來把光源光導(dǎo)向作為規(guī)定方向的傾斜反射鏡裝置30的錐狀棒部件13。在錐部分的內(nèi)側(cè)形成有反射面。由此，可以有效地使來自發(fā)光芯片部分12的光射出。因此，由于可以效率良好地照明傾斜反射鏡裝置30，故可以得到高亮度的圖像。更為優(yōu)選地，理想的是將發(fā)光芯片部分12和透鏡部件LS一體地形成。由此，制造變得容易，而且，還可以減少各個發(fā)光元件的光量不均勻。
(實施例2)用圖7(a)、(b)，對本發(fā)明的實施例2的投影機進行說明。對于與上述實施例1相同的部分賦予同一標號而省略重復(fù)的說明。
由上述的圖像顯示裝置1調(diào)制的光中，僅僅使向規(guī)定方向L1(參看圖2(a)、(b))行進的光入射到投影透鏡50。相對于此，向方向L2或L3(參看圖2(a)、(b))行進的光，則被丟棄而不使之入射到投影透鏡50。投影透鏡50，根據(jù)圖像信號把在圖像顯示裝置1上顯示的圖像投影到屏幕60上邊。觀察屏幕60的人，就把投影的圖像識別為全色彩。
(實施例3)圖8示出了本發(fā)明的實施例3的具備圖像顯示裝置的投影機100的概略構(gòu)成。光源部分110，由供給作為第1波長區(qū)域的第1色光的G光的G光用發(fā)光元件110G，和供給作為與上述第1波長區(qū)域不同的第2波長區(qū)域的第2色光的R光的R光用發(fā)光元件110R，和供給B光的B光用發(fā)光元件110B構(gòu)成。作為這些發(fā)光元件，可以使用LD或LED、有機EL元件等。
來自R光用發(fā)光元件110R、G光用發(fā)光元件110G和B光用發(fā)光元件110B的光，經(jīng)由蠅眼透鏡陣列(フラィアィレンブアレイ)120向傾斜反射鏡裝置140入射。借助于蠅眼透鏡陣列120，來自各色用發(fā)光元件110R、110G、110B的光，分別照明作為空間光調(diào)制裝置(空間光調(diào)制元件)的傾斜反射鏡裝置140的大致整個區(qū)域。由此，就可以進行照度不均勻已被減少了的照明。驅(qū)動控制部分130，進行各色用發(fā)光元件110R、110G、110B和傾斜反射鏡裝置140的驅(qū)動控制。該驅(qū)動控制的細節(jié)將在后邊描述。
在傾斜反射鏡裝置140的表面上，設(shè)置有多個可動反射鏡元件141?？蓜臃瓷溏R元件141，可圍繞著未圖示的規(guī)定軸轉(zhuǎn)動。此外，可動反射鏡元件141以規(guī)定軸為中心進行傾斜，可以選擇性地選用第1反射位置和第2反射位置這2個位置狀態(tài)。
驅(qū)動控制部分130，根據(jù)圖像信號，把可動反射鏡元件141驅(qū)動到上述第1反射位置和以上述規(guī)定軸為中心與上述第1反射位置大致對稱的上述第2反射位置上。例如，在可動反射鏡元件141為第1反射位置的情況下，來自該元件141的反射光就向入射到投影透鏡系統(tǒng)150的方向行進。入射到投影透鏡系統(tǒng)150的光，被投影到屏幕160上。
與此相對，在可動反射鏡元件141為第2反射位置的情況下，來自該元件141的反射光就向投影透鏡系統(tǒng)150以外的方向行進。由此，在可動反射鏡元件141為第2反射位置的情況下，反射光就不被投影到屏幕160上。結(jié)果，可以利用傾斜反射鏡裝置140根據(jù)圖像信號調(diào)制反射入射光。
其次，對使用于得到全色彩顯示的R光用發(fā)光元件110R和G光用發(fā)光元件110G和B光用發(fā)光元件110B點亮的期間和定時進行說明。
在本實施例中，在投影透鏡10的單側(cè)設(shè)置有1個光源部分110這一點與上述實施例1和2不同。本實施例中的點亮期間及其定時，可以作成為與用圖5(a)、(b)說明的點亮定時相同。也兼具光源驅(qū)動部分的功能的驅(qū)動控制部分130，依次切換點亮R光用發(fā)光元件110R和G光用發(fā)光元件110G和B光用發(fā)光元件110B。此外，在顯示的圖像的1個幀內(nèi)，使各個色光發(fā)光元件的點亮期間不同。由此，就可以任意地設(shè)定各色光的光束量。結(jié)果是可以提供使用空間調(diào)制元件的小型且高亮度的圖像顯示裝置。此外，即便是各個光源部分的光束量分別不同，也可以進行更為明亮的圖像顯示。
如上所述，為了得到白色，必須使G光的光束量成為全體的60％到80％左右。為此，使得G光用發(fā)光元件110G的點亮期間GT，比R光用發(fā)光元件110R的點亮期間RT和B光用發(fā)光元件110B的點亮期間BT都長。由此，即便是在G光用發(fā)光元件110G、R光用發(fā)光元件110G和B光用發(fā)光元件110B為同一輸出且同一數(shù)量的情況下，也可以在實現(xiàn)光源部分小型化的同時，得到為得到白色所需要的G光的光束量。
考慮R光用發(fā)光元件110R、G光用發(fā)光元件110G和B光用發(fā)光元件110B的數(shù)量分別大致相同的情況。在該情況下，各色的光源部分的空間性地擴展是大致相同程度的。但是，如上所述，為了得到白色，就必須使G光的光束量成為全體的60％到80％左右。為此，要使G光用發(fā)光元件110G比其它的發(fā)光元件更長地點亮，以使G光的色調(diào)表現(xiàn)期間GK比R光色調(diào)表現(xiàn)期間RK和B光色調(diào)表現(xiàn)期間BK更長。由此，即便是在G光用發(fā)光元件110G、R光用發(fā)光元件110R和B光用發(fā)光元件110B為同一輸出且同一數(shù)量的情況下，也可以在實現(xiàn)光源部分小型化的同時，得到為得到白色所需要的G光的光束量。
在該情況下，若用n位(n為正整數(shù))表現(xiàn)圖像色調(diào)，則G光色調(diào)表現(xiàn)期間GK的單位位的長度和R光或B光的色調(diào)表現(xiàn)期間RK、BK的單位位的長度不同。由此，就可以在各個色光中進行適當?shù)纳{(diào)表現(xiàn)。
此外，驅(qū)動控制部分130，可以使驅(qū)動G光用發(fā)光元件110G時的G光用光源驅(qū)動時鐘信號的頻率，和驅(qū)動R光用發(fā)光元件110R或B光用發(fā)光元件110B時的第2色光用光源驅(qū)動時鐘信號的頻率不同。由此，就可以在各個色光中進行適當?shù)墓庠打?qū)動。
此外，優(yōu)選地，G光用光源驅(qū)動時鐘信號，和上述第2色光用光源驅(qū)動時鐘信號，理想的是在兩信號中還具有共同的頻率的單位時鐘信號。由此，可以簡化驅(qū)動電路。
(實施例4)圖9示出了本發(fā)明的實施例4的具備圖像顯示裝置的投影機200的概略構(gòu)成。在作為空間調(diào)制元件使用透過型液晶光閥210這一點與上述實施例3不同。對除此之外的與上述實施例1相同的部分賦予同一標號而省略重復(fù)進行的說明。
光源部分110，用圖5所示的定時，使各個色光用發(fā)光元件110R、110G、110B點亮。來自這些發(fā)光元件的光，借助于蠅眼透鏡陣列120重疊地照明透過型液晶光閥210。透過型液晶光閥210，通過根據(jù)圖像信號使入射光透過或非透過(遮光)來進行調(diào)制并射出。來自透過型液晶光閥210的調(diào)制光經(jīng)由投影透鏡系統(tǒng)150被投影到屏幕160上。
(實施例5)圖10示出了本發(fā)明的實施例5的具備圖像顯示裝置的投影機300的概略構(gòu)成。作為空間調(diào)制元件使用反射型液晶光閥330這一點與上述實施例4不同。對除此之外的與實施例4相同的部分賦予同一標號而省略重復(fù)的說明。
光源部分110，以圖5所示的定時使各色用發(fā)光元件110R、110G、110B點亮。來自這些發(fā)光元件的光，借助于未圖示的偏振變換裝置被變換成S偏振光。接著，S偏振光在偏振光束分裂器(ビ—ムスプリツタ)320的偏振面320a處被反射。在此，偏振面320a對于偏振分離具有角度特性。為此，由透鏡310，進行變換使得來自各色用發(fā)光元件110R、110G、110B的光的主光線成為與光軸AX大體上平行。由偏振面320a反射的光，入射到反射型液晶光閥330。
反射型液晶光閥330，根據(jù)圖像信號把S偏振光調(diào)制成P偏振光后射出。本身為調(diào)制光的P偏振光，通過透過偏振光束分裂器320的偏振面320a進行光檢測。另一方面，本身為非調(diào)制光的S偏振光，則由偏振面320a向光源部分110一側(cè)反射而被丟棄。然后調(diào)制光借助于投影透鏡系統(tǒng)150向屏幕160投影。由此，就可以用小型的光源投影明亮的全色彩像。
(實施例6)圖11示出了本發(fā)明的實施例6的圖像顯示裝置400的概略構(gòu)成。對于那些與上述各個實施例相同的部分賦予同一標號而省略重復(fù)的說明。本實施例是直視型的圖像顯示裝置。來自光源部分110的各色光，作為背光入射到導(dǎo)光板410。經(jīng)由導(dǎo)光板410后的背光，向作為空間調(diào)制元件的透過型液晶光閥420入射。透過型液晶光閥420，通過根據(jù)圖像信號使入射光透過或非透過進行調(diào)制后輸出。由此，如果從方向A進行觀察，則可以得到全色彩像。
(實施例7)在本實施例中，說明把發(fā)光二極管等的固體發(fā)光元件用做光源的投影機。使用固體發(fā)光元件的光源，光源自身的壽命長，不用進行因燈絲斷裂等引起的維修。此外，由于固體發(fā)光元件的ON/OFF(通斷)的應(yīng)答速度快，故可以通過對每一種顏色調(diào)整通斷定時來調(diào)整彩色平衡。此外，與白色光源不同，不需要濾色片(カラ—ワィルタ)，光的利用效率高，此外，也不會發(fā)生噪聲等的問題。因此，通過采用固體發(fā)光元件作為光源，就可以提供可以投影高品質(zhì)的明亮的彩色圖像的緊湊的投影機。
但是，每一個固體發(fā)光元件的光量，對于投影圖像是不充分的，理想的是把多個固體發(fā)光元件排列起來，以確保充分的光量。每一個固體發(fā)光元件，由于是半導(dǎo)體發(fā)光元件，故尺寸小，具有可以2維地排列成陣列或矩陣狀從而得到作為照明裝置所需要的光量的可能性。另一方面，由于每一個固體發(fā)光元件即便說是小也具有面積，故如果為了確保光量而把許多個固體發(fā)光元件排列起來，則照明裝置的光射出面積必然要變大，用于從照明裝置將照明光束聚光到光閥上的光學系統(tǒng)就會變成為復(fù)雜而大型，減弱了固體發(fā)光元件的優(yōu)點。進而，結(jié)果還變成為在將照明光束聚光的光學系統(tǒng)中會發(fā)生非點像差、色像差等的諸像差的原因，反而會使得投影鮮明的彩色圖像變得困難。因此，為了緊湊且投影充分的亮度的圖像，就必須將來自有限的固體發(fā)光元件的光無浪費地照射到空間光調(diào)制裝置(光閥)上，把由空間光調(diào)制裝置(光閥)調(diào)制的光無浪費地照射到屏幕上。
以下，邊參看附圖邊說明本發(fā)明的實施例。圖12示出了把本身為固體發(fā)光元件的LED元件用做光源的本發(fā)明的投影機501的概略構(gòu)成。本例的投影機501，具備具有多個LED元件的光源510；作為具有切換來自光源510的照明光束(入射光束)571a以形成圖像的調(diào)制區(qū)域(反射面)531的反射型的空間光調(diào)制裝置的光閥530；把用光閥530對該照明光束571進行了調(diào)制的顯示光束573投影到屏幕599上的投影透鏡550。
本例的反射型的光閥530，是具備把傾斜反射鏡元件(開關(guān)元件)配置成陣列狀或矩陣狀的調(diào)制區(qū)域或圖像形成區(qū)域539的微型反射鏡裝置，其中該傾斜反射鏡元件是具備多個微小的方形形狀的鏡面的調(diào)制面(微型反射鏡)的可動反射鏡元件。構(gòu)成調(diào)制區(qū)域539的各個傾斜反射鏡元件532，與圖2(a)、(b)同樣，就如在圖13中放大示出的那樣，微型反射鏡531借助于支柱534以可旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)被支持到半導(dǎo)體基板535上，使得可以以設(shè)置在半導(dǎo)體基板535的表面上的一對地址電極536a和536b為執(zhí)行機構(gòu)(アクチユエ—タ)控制微型反射鏡531的傾斜。該微型反射鏡531，從水平的位置向以支柱534為中心在±10度的范圍內(nèi)預(yù)先設(shè)定的方向上旋轉(zhuǎn)，從而各自的位置成為ON(接通)位置。因此，本例的開關(guān)元件532具備對于支柱534向左右傾斜的2個取向537a和537b，如果有從傾斜的方向入射的照明光束571，就把其作為有效光，即作為顯示光束573向投影透鏡550的方向反射。
就是說，對于照明光束571a來說，在開關(guān)元件532處于取向狀態(tài)537a的情況下，是ON狀態(tài)(反射后的光束入射到投影透鏡的狀態(tài))，在處于取向狀態(tài)537b的情況下，則是OFF(斷開)狀態(tài)(反射后的光束不入射到投影透鏡的狀態(tài))。
此外，對于照明光束571b來說，在開關(guān)元件532處于取向狀態(tài)537b的情況下時，就在ON狀態(tài)(反射后的光束入射到投影透鏡的狀態(tài))，在處于取向狀態(tài)537a的情況下，則是OFF狀態(tài)(反射后的光束不入射到投影透鏡入射的狀態(tài))。
本例的投影機501，在光閥530的附近的投影透鏡550一側(cè)，還具備被配置為使得照明光束571和顯示光束573透過的正的折射能力的場透鏡540。即，場透鏡540位于投影透鏡550和光閥530之間。此外，場透鏡540，位于把投影透鏡550和光閥530連結(jié)起來的之間的光路上。該場透鏡540，對照明光束571來說，起著將從光源510輸出的照明光束571聚光到光閥530的上邊的作用，對于顯示光束573來說，則起著與投影透鏡550一起將顯示光束573聚光到屏幕599上邊的作用。此外，在光源510和投影透鏡550之間，可以定義由場透鏡540、反射型光閥530的調(diào)制區(qū)域539和場透鏡540構(gòu)成的1個光學系統(tǒng)。在本說明書中，決定把該光學系統(tǒng)稱作調(diào)制光學系統(tǒng)G1。
本例的光源510，具備使得朝向場透鏡540那樣地把投影透鏡550的入射端551夾在中間地配置的2個光射出區(qū)域512a和512b。雖然這些光射出區(qū)域512a和512b的形狀和尺寸彼此大體上相同，但是，在一方的光射出區(qū)域(第1光射出區(qū)域)512a上，排列有多個紅色的LED元件(固體發(fā)光元件)511R，和多個藍色的LED元件511B，在另一方的光射出區(qū)域(第2光射出區(qū)域)512b上，則僅僅排列有多個綠色的LED元件511G。然而，在作為在LED元件511的光閥530一側(cè)(前方或射出一側(cè))上設(shè)置有多個微型透鏡516的情況的，使得每一個LED元件511和每一個微型透鏡516一對一地將該多個微型透鏡516配置成陣列或矩陣狀的情況下，該多個微型透鏡516的全部(即，微型透鏡陣列515a和微型透鏡陣列515b)都與光射出區(qū)域512a和512b對應(yīng)。另一方面，這樣的微型透鏡陣列515a和微型透鏡陣列515b不在LED11與光閥530之間的光路上的情況下，全部LED元件511的發(fā)光部分513與光射出區(qū)域512a和512b對應(yīng)。
用每一個微型透鏡516和場透鏡540構(gòu)成的光學系統(tǒng)(在本說明書中，稱作照明光學系統(tǒng))G2，將從每一個LED元件射出的照明光束571導(dǎo)引到光閥530的調(diào)制區(qū)域539。另一方面，含有場透鏡540和光閥530的調(diào)制光學系統(tǒng)G1，將從每一個光射出區(qū)域512a和512b(在本實施例中，為微型透鏡陣列515a和515b)射出的照明光束571引導(dǎo)到投影透鏡550的入射光瞳552。
此外，每一個光射出區(qū)域512a和512b，以含有場透鏡540和光閥530的調(diào)制光學系統(tǒng)G1介于中間，被配置為相對投影透鏡550的入射光瞳552成為光學性地共軛關(guān)系。更具體地說，每一個光射出區(qū)域512a和512b，以含有場透鏡540和光閥530的調(diào)制光學系統(tǒng)G1介于中間，對于入射光瞳552位于光學性地共軛的假想平面上。從投影透鏡550的入射側(cè)551來看限制所有的光線的是入射光瞳552。因此，通過把光射出區(qū)域512a和512b設(shè)定為以在從輸出照明光束571到投影透鏡550之間通過的調(diào)制光學系統(tǒng)G1介于中間，與入射光瞳552成為共軛關(guān)系，從而成為在入射光瞳552上形成光射出區(qū)域512a或512b的共軛像515i。就是說，從光射出區(qū)域512a或512b輸出的照明光束571a或571b，除去由于場透鏡540的反射吸收、光閥530的吸收等而減少之外，全部都通過光圈559進入投影透鏡550，投影到屏幕599上。因此，從光射出區(qū)域512a和512b輸出的照明光束571a和571b無浪費地被用于向屏幕599投影圖像。為此，就可以提供可以用最小面積的光射出區(qū)域512a和512b顯示最明亮的圖像的投影機501。
構(gòu)成本例的光閥530的調(diào)制區(qū)域539的開關(guān)元件532，如在圖13中所說明的那樣，具備2個位置537a和537b。因此，在光閥530為ON時，有2個與入射光瞳552處于共軛關(guān)系的位置，如圖14所示，把入射光瞳552夾在之間，對開關(guān)元件532的微型反射鏡531進行旋轉(zhuǎn)的方向(切換方向)S對稱的位置L1和L2就成為與入射光瞳552處于共軛關(guān)系的位置。就是說，第1和第2光射出區(qū)域512a和512b，位于通過光閥530的中心530c，從光閥530的邊530a偏移45度的方向上。從該光閥530偏移45度的方向，是光閥530的開關(guān)元件532的微型反射鏡531進行旋轉(zhuǎn)的切換方向，成為照明光束571的入射方向。之后，中間介有調(diào)制光學系統(tǒng)G1，在其共軛的位置L1和L2上形成的入射光瞳552的像552i的范圍，是與入射光瞳552處于共軛關(guān)系的區(qū)域。于是，對于該入射光瞳552，在與切換方向S對稱地形成的共軛像552i的范圍內(nèi)配置LED元件511R和511B或511，形成笫1和第2光射出區(qū)域512a和512b。
因此，在本例的投影機501中，通過在光閥530的附近配置具備凸透鏡效果的、正的折射能力的場透鏡540，設(shè)置與投影透鏡550的入射光瞳552處于共軛關(guān)系的第1和第2光射出區(qū)域512a和512b。此外，通過在這些區(qū)域512a和512b上配置LED元件511R、511B和511G，可以向投影透鏡550無浪費地輸入從多個LED元件射出的光。
近些年來，LED元件，藍色的LED元件511B開始，高亮度且光量大的元件已經(jīng)實用化，并已用做各種各樣的光源，但是，盡管高亮度化的日益進步，但是，從每一個LED元件輸出的光量，與現(xiàn)有的白色燈比較還是非常地弱。因此，為了確保投影機501所需要的光量，必須排列多個LED元件，此外，即便是把許多個LED元件排列起來作成為光源，為了把圖像投影到屏幕上如果不能大體上全部地使用從這些元件輸出的光就是浪費，成為增加電力消耗，加大尺寸的重要因素。
相對于此，在本例的投影機501中，由于在與入射光瞳552處于共軛關(guān)系的區(qū)域512a和512b上配置有LED元件511，故從LED元件511輸出的光不會成為浪費，光的利用效率高。因此，可以以最小型且節(jié)能的構(gòu)成，實現(xiàn)可以投影最明亮的圖像的投影機501。
在本例的光閥530的情況下，由于有2個與入射光瞳552共軛的區(qū)域，故也可以僅僅其任何一方上配置LED元件511R、511G和511B。即便是在該情況下，從每一個LED元件輸出的光，由于可以入射到投影透鏡550而沒有浪費，所以成為光的利用效率高、緊湊且可以顯示明亮的圖像的投影機。但是，如果利用共軛的區(qū)域512a和512b這兩方，由于可配置LED元件511的面積成為2倍，所以可以顯示更為明亮的圖像。
也可以用同一比例在這些區(qū)域512a和512b上配置LED元件511R(紅色)、511G(綠色)和511B(藍色)，可以通過與從第1和第2光射出區(qū)域512a和512b分時地射出的各色光同步地控制開關(guān)元件530的2個ON狀態(tài)537a和537b，顯示多色彩圖像。由于可以從2個方向的光射出區(qū)域512a和512b分別照射照明光束571a和571b，所以只要在調(diào)制區(qū)域539內(nèi)準備與各色或至少與2色對應(yīng)的數(shù)量的開關(guān)元件532，也可以同時輸出2色的圖像。
相對于此，在一方的光射出區(qū)域512a和512b上固定配置特定的顏色的LED元件511的情況下，由于只要對每一種顏色控制ON狀態(tài)的方向537a和537b即可，所以開關(guān)元件532的控制就變得非常簡單，可以用少的開關(guān)元件顯示明亮的圖像。要想輸出多彩色(全彩色)的圖像，發(fā)各色光的元件的數(shù)量(個數(shù))的平衡，理想的是考慮相對可見度因數(shù)等設(shè)定為使之發(fā)出白色的比例。相對可見度因數(shù)，綠色非常低，綠色的LED元件511G的輸出，在現(xiàn)狀下，也尚未提高到可以覆蓋相對可見度因數(shù)的那種程度。為此，在本例中，通過單獨地將相對可見度因數(shù)低的、綠色的LED元件511G配置在第2發(fā)光面512b上，把紅色和藍色的LED元件511R和511B配置到第1發(fā)光面512a上，來確保彩色平衡。
如在本說明書中所公開的那樣，每一個光射出區(qū)域512a和512b，都位于對入射光瞳552共軛的假想平面上。因此，如果把LED元件511效率良好地配置在該共軛的假想平面上邊產(chǎn)生的入射光瞳522的共軛像552i內(nèi)，則可以把從LED元件511輸出的照明光束571無浪費地用于投影圖像。因此，為了顯示明亮的圖像，只要使每一個光射出區(qū)域512a和512b的形狀與共軛像552i的形狀一致即可。
在圖14中，光射出區(qū)域512a和512b，處于入射光瞳552的共軛像552i的范圍內(nèi)。最為理想的配置，是包括微型透鏡地用LED元件511，把入射光瞳552的共軛像552i，即，把在圖14中用一點虛線表示的圓圈內(nèi)，填滿。
圖15(a)所示的配置，是把LED元件511陣列狀地配置在第1光射出區(qū)域512a中并把入射光瞳的像552i填滿的配置例，由于LED元件511的光射出區(qū)域512a的一部分從共軛像552i中伸了出來，故發(fā)生了浪費的光。此外，在共軛像552i之內(nèi)雖然也有與光射出區(qū)域512a不重疊的部分，但是，卻是易于將多數(shù)的LED元件511規(guī)則地排列的配置。
圖15(b)是將LED元件522以上下或左右的列移開半個間隔(雖然也可以是半個間隔以下)的方式排列的配置例。該配置例雖然要花費把多數(shù)LED元件511排列起來的勞力和時間，但是卻可以用LED元件大致把入射光瞳的像552i填埋起來，幾乎沒有從入射光瞳的像552i中伸出來的部分。因此，可以使照明光束的浪費變成為最小限度，是一種適合于提供緊湊且可以顯示明亮的圖像的投影機的配置。
如上所述，通過在相對含有場透鏡540和光閥530的調(diào)制光學系統(tǒng)G1與入射光瞳552處于共軛關(guān)系的第1和第2光射出區(qū)域512a和512b上配置LED元件511，就可以防止照明光束571的浪費，可以提供小型緊湊且可以顯示明亮的圖像的投影機501。但是，若著眼于每一個的LED元件，則在從每一個LED元件511中射出的光量中，有時候存在著偏差。
首先，在本例中，在配置在光源510的第1和第2光射出區(qū)域512a和512b上的LED元件511R、511G和511B的前方，設(shè)置微型透鏡陣列515，配置為以含有構(gòu)成微型透鏡陣列515的微型透鏡516和場透鏡540的照明光學系統(tǒng)G2介于中間，各個LED元件511的發(fā)光部分513與光閥530的調(diào)制區(qū)域539成為共軛關(guān)系。由于在各個LED元件511中作為輸出光的發(fā)光部分的發(fā)光部分513，和調(diào)制區(qū)域539成為共軛關(guān)系，無浪費地向調(diào)制區(qū)域539照射從發(fā)光部分513射出的照明光束571。因此，即便是在每一個LED元件511這樣的微觀的區(qū)域中，也可以節(jié)省從LED元件511輸出的光的浪費。可以提供緊湊且可以顯示更為明亮的圖像的投影機501。
此外，由于每一個發(fā)光部分513和調(diào)制區(qū)域539處于共軛關(guān)系，所以由從每一個LED元件511的發(fā)光部分513輸出的照明光束517，照明調(diào)制區(qū)域539的全部。因此，被稱作從各個LED元件511輸出的光的強度差的個體差就被消除，就可以用多個LED元件無浪費地、進而無不均勻地照明調(diào)制區(qū)域539。因此，不僅可以提高要向屏幕599上投影的圖像的亮度，還可以消除圖像的不均勻，提高圖像品質(zhì)。
在微型透鏡516為球面的情況下，各個發(fā)光部分513和調(diào)制區(qū)域539處于共軛關(guān)系這件事，理想的是每一個發(fā)光部分513的形狀，是與調(diào)制區(qū)域539相似的形狀。就是說，發(fā)光部分513的縱橫比理想的是和調(diào)制區(qū)域539的縱橫比相同。再有，理想的把調(diào)制區(qū)域539的一邊539a和發(fā)光部分513的橫邊513a配置為平行。因此，在本例中，把具備尺寸為2mm×2mm左右的長方形的發(fā)光部分513的LED元件排列在第1和笫2光射出區(qū)域512a和512b內(nèi)。
各個發(fā)光部分513的形狀，并不限于與調(diào)制區(qū)域539相似的形狀。例如，如圖16所示，即便是具備尺寸為2mm×2mm左右的長方形的發(fā)光部分513的LED元件511，通過采用使之產(chǎn)生非點像差的圓柱狀的微型透鏡516，也可以使發(fā)光部分513和調(diào)制區(qū)域539成為共軛關(guān)系。
通過圖16所示的微型透鏡516，被形成為使得縱橫的曲率或倍率不同，且通過照明光學系統(tǒng)G2，照明光束571的截面成為長方形，對光閥530的整個調(diào)制區(qū)域530進行照明。由于該微型透鏡516是非點像差產(chǎn)生的透鏡，所以結(jié)像位置在縱向和橫向上不一致。
但是，通過把照明光學系統(tǒng)G2設(shè)計為使得在發(fā)光部分513的縱向513y的結(jié)像位置，和發(fā)光部分513的橫向513x的結(jié)像位置之間，配置光閥530，就可以由從各個LED發(fā)光部分513輸出的照明光束571照明調(diào)制區(qū)域539的大致全部，就可以把在照明光束中產(chǎn)生的浪費抑制到最小限度。
雖然理想的是這樣使每個LED元件511的發(fā)光部分513和調(diào)制區(qū)域539成為共軛關(guān)系，用各個LED元件511照明調(diào)制區(qū)域539的全體，但是，從防止來自各個LED元件的照明光束571的浪費的觀點來看，卻并不限于此。例如，在每一個LED元件511具備非常微小的、例如1mm×1mm左右的方形的發(fā)光部分513的情況下，要在照明光學系統(tǒng)G2中使發(fā)光部分513和調(diào)制區(qū)域539成為共軛關(guān)系，就會變得困難起來。但是，在將發(fā)光部分513作成為正方形或長方形的情況下，卻分別具有優(yōu)點。在不能借助于來自各個LED元件511的發(fā)光部分513的像照明調(diào)制區(qū)域539的全體的情況下，如圖17所示，通過使LED元件，和與其成對的微型透鏡516的光軸579，每一對地或以適當?shù)慕M單位，適當?shù)劐e開，就可以如圖18所示使得發(fā)光部分513的像571i一部分進行重疊那樣地，對調(diào)制區(qū)域539進行照明。這時，如果微小發(fā)光面513為方形，由于在調(diào)制區(qū)域539上形成的像571i也成為方形，故調(diào)制區(qū)域539的邊和發(fā)光部分513的像571i的邊就易于對準，就可以防止發(fā)生照明光束571的浪費。
如果發(fā)光部分513是與調(diào)制區(qū)域539相似或與之接近的長方形，通過使發(fā)光部分513的長邊和調(diào)制區(qū)域539的長邊對準，就易于使從光射出區(qū)域512a供給的照明光束571的全體的截面與調(diào)制區(qū)域539的形狀相一致，可以進行無浪費的照明。為此，就需要把LED元件511配置為使得發(fā)光部分513的長邊和調(diào)制區(qū)域539的長邊成為平行。
如上所述，即便是在各個發(fā)光部分513以照明光學系統(tǒng)G2介于中間，不與調(diào)制區(qū)域539處于共軛關(guān)系的情況下，通過使發(fā)光部分513成為方形，更為理想地，成為與調(diào)制區(qū)域539相似的長方形，就可以使照明光束571的邊沿對準而防止產(chǎn)生無用的光。此外，即便是在未配置場透鏡540的投影機中，通過以照明光學系統(tǒng)G2(該情況成為只有微型透鏡516)介于中間，使發(fā)光部分513和調(diào)制區(qū)域539處于共軛關(guān)系，得到排除照明光束的浪費的效果。因此，可以提供小型緊湊既節(jié)能又可以顯示明亮的圖像的投影機。此外，即便是發(fā)光部分513以照明光學系統(tǒng)G2介于中間，與調(diào)制區(qū)域539不是共軛關(guān)系的情況下，也可以通過把每一個發(fā)光部分513的形狀作成為方形或與調(diào)制區(qū)域539相似的長方形，防止照明光束的浪費，這與上邊所說的是相同的。
另外，在上述的例子中，如在圖19中在照明光束571一側(cè)和顯示光束573一側(cè)展開地示出調(diào)制光學系統(tǒng)G1那樣，根據(jù)照明光束，即入射一側(cè)，和顯示光束，即，射出一側(cè)的倍率為1∶1的調(diào)制光學系統(tǒng)進行說明。該調(diào)制光學系統(tǒng)G1，入射一側(cè)的場透鏡540，和射出一側(cè)的場透鏡540(是與入射一側(cè)相同的場透鏡)之間的光束572成為平行光束。因此，照射到調(diào)制區(qū)域539的照明光束572成為遠心的(テレセントリツク)，改變微型反射鏡531的角度就可容易地進行切換。就是說，由于不僅用排列在調(diào)制區(qū)域539內(nèi)的微型反射鏡531得到的有效光，無效光也成為平行，所以用微小的角度就可以把有效光和無效光分離開來。或者，可以在不吞進無效光的范圍內(nèi)加大投影透鏡550的入射口徑，因而可以顯示更為明亮的圖像。
另一方面，如圖19(b)所示，也可以采用射出一側(cè)相對入射一側(cè)的倍率不相等的調(diào)制光學系統(tǒng)G1。但是，相對入射一側(cè)射出一側(cè)的倍率大于1的調(diào)制光學系統(tǒng)，光源510比投影透鏡550更位于光閥530一側(cè)。另一方面，在相對入射一側(cè)射出一側(cè)的倍率小于1，例如，為1/2(0.5)的調(diào)制光學系統(tǒng)G1中，由場透鏡540縮小來自光源510的照明光束571，聚光到投影透鏡550的入射光瞳55上。因此，反過來，相對于入射光瞳552光射出區(qū)域512a或512b的面積增大，還可以排列許多的LED元件511，增加照明光束571的光量。另一方面，在光閥530的調(diào)制區(qū)域539中，被照射的不是平行光而是收斂光，有效光和無效光都不會成為平行光。但是，只要是在可用投影透鏡550的開口排除無效光的設(shè)計允許的范圍內(nèi)，在畫質(zhì)方面就沒有問題。此外，雖然依賴于投影透鏡550的F數(shù)(光圈數(shù))，但是，也可以構(gòu)成為使得透鏡的亮度幾乎不變。
如上所述，本例的投影機550，把本身為固體發(fā)光元件的LED元件511R、511G和511B作為光源510，并布局為使得多個LED元件排列起來的光射出區(qū)域512和投影透鏡550的入射光瞳552，以含有場透鏡540的調(diào)制光學系統(tǒng)介于中間成為共軛關(guān)系。因此，可以消除從光射出區(qū)域512輸出的照明光束的浪費，可以提供既是靈活應(yīng)用固體發(fā)光元件的優(yōu)點的、小型緊湊，且省電類型的投影機，又可以顯示高品質(zhì)的明亮的彩色圖像的投影機。
如上所述，本實施例的光閥(空間光調(diào)制裝置)530是微型反射鏡裝置。作為這樣的微型反射鏡裝置，可以適用DMD(數(shù)字微型反射鏡裝置)。DMD是美國德州儀器公司(テキサスインスツルメンツ社)制的裝置。另外，在上述中，雖然說明的是光閥中使用微型反射鏡裝置的例子，但是，并不限于此，還可以使用其他的類型的光閥，例如，可以使用反射型的液晶。此外，作為固體發(fā)光元件雖然說明的是采用LED元件的例子，但是，并不限于此，也可以使用其他的固體或半導(dǎo)體發(fā)光元件，例如，有機EL、半導(dǎo)體激光器等等，如上所述，倘采用本發(fā)明，則可以提供在把固體發(fā)光元件用做光源的投影機中，可以把從固體發(fā)光元件輸出的照明光束無浪費地引導(dǎo)到投影透鏡的投影機。因此，可以用最小的構(gòu)成，效率良好地照明光閥，可以提供小型緊湊且節(jié)能，同時又可以把明亮高品位的圖像投影到屏幕上的投影機。
權(quán)利要求
1.一種圖像顯示裝置，特征在于，具有供給第1波長區(qū)域的笫1色光的第1色光用光源部分；供給與上述第1波長區(qū)域不同的第2波長區(qū)域的第2色光的第2色光用光源部分；以及具有可以擇一地選擇第1反射位置和第2反射位置的多個可動反射鏡元件的傾斜反射鏡裝置；其中，上述第1色光用光源部分，被設(shè)置為使得在上述可動反射鏡元件為第1反射位置時，向規(guī)定方向反射上述第1色光，在上述可動反射鏡元件為第2反射位置時，向與上述規(guī)定方向不同的方向反射上述第1色光；上述第2色光用光源部分，被設(shè)置為使得在上述可動反射鏡元件為上述第2反射位置時，向上述規(guī)定方向反射上述第2色光，在上述可動反射鏡元件為上述第1反射位置時，向與上述規(guī)定方向不同的方向反射上述第2色光。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于還具有依次切換點亮上述第1色光用光源部分和第2色光用光源部分的光源驅(qū)動部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述可動反射鏡元件，是可以繞規(guī)定軸旋轉(zhuǎn)的；所述圖像顯示裝置還具有，根據(jù)圖像信號，向上述第1反射位置，和與上述第1反射位置以上述規(guī)定軸為中心大致對稱的上述第2反射位置，驅(qū)動上述可動反射鏡元件的傾斜反射鏡裝置驅(qū)動部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述傾斜反射鏡裝置驅(qū)動部分，為了向上述規(guī)定方向引導(dǎo)上述第1色光，在上述第1色光用光源部分點亮時，將上述可動反射鏡元件驅(qū)動到上述第1反射位置；為了向上述規(guī)定方向引導(dǎo)上述第2色光，在上述笫2色光用光源部分點亮時，將上述可動反射鏡元件驅(qū)動到上述第2反射位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述光源驅(qū)動部分，在被顯示的圖像的1幀內(nèi)，使上述笫1色光用光源部分的點亮期間，與上述第2色光用光源部分的點亮期間不同。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述光源驅(qū)動部分，在被顯示的圖像的1幀內(nèi)，使上述第1色光用光源部分的點亮期間，比上述第2色光用光源部分的點亮期間更長。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述光源驅(qū)動部分，使上述第1色光的色調(diào)表現(xiàn)期間的單位期間的長度與上述第2色光的色調(diào)表現(xiàn)期間的單位期間的長度不同。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述光源驅(qū)動部分，使驅(qū)動上述第1色光用光源部分時的第1色光用光源驅(qū)動時鐘信號的頻率，和驅(qū)動上述第2色光用光源部分時的第2色光用光源驅(qū)動時鐘信號的頻率不同。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述第1色光用光源驅(qū)動時鐘信號和上述第2色光用光源驅(qū)動時鐘信號，還具有在兩信號中共同的頻率的單位時鐘信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述第2色光用光源部分，由多個紅色用發(fā)光元件和多個藍色用發(fā)光元件構(gòu)成；上述紅色用發(fā)光元件和藍色用發(fā)光元件，被配置在同一基板上。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述第1色光用光源部分和上述第2色光用光源部分，分別具有多個發(fā)光元件；上述各個發(fā)光元件，具有發(fā)光芯片部分，和用于把來自上述發(fā)光芯片部分的光導(dǎo)向上述傾斜反射鏡裝置的透鏡部件。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述各個發(fā)光元件，還具有用于把來自上述發(fā)光芯片部分的光導(dǎo)向規(guī)定方向的錐形棒部件。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述發(fā)光芯片部分和上述透鏡部件被一體地形成。
14.一種圖像顯示裝置，其特征在于，具有供給第1波長區(qū)域的第1色光的第1色光用光源部分；供給至少與上述第1波長區(qū)域不同的第2波長區(qū)域的第2色光的第2色光用光源部分；根據(jù)圖像信號，對來自上述第1色光用光源部分和上述第2色光用光源部分的光進行調(diào)制的空間光調(diào)制裝置；以及在被顯示的圖像的1幀內(nèi)，使上述第1色光用光源部分的點亮期間，和上述第2色光用光源部分的點亮期間不同的光源驅(qū)動部分。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述光源驅(qū)動部分，在被顯示的圖像的1幀內(nèi)，使上述笫1色光用光源部分的點亮期間，比上述笫2色光用光源部分的點亮期間更長。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述光源驅(qū)動部分，在被顯示的圖像的1幀內(nèi)，使上述第1色光的色調(diào)表現(xiàn)期間比上述第2色光的色調(diào)表現(xiàn)期間更長。
17.根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述第1色光是綠色光；上述第2色光是紅色光或藍色光中的至少任何一方的光。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述光源驅(qū)動部分，使上述第1色光的色調(diào)表現(xiàn)期間的單位期間的長度與上述第2色光的色調(diào)表現(xiàn)期間的單位期間的長度不同。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述光源驅(qū)動部分，使驅(qū)動上述第1色光用光源部分時的第1色光用光源驅(qū)動時鐘信號的頻率，和驅(qū)動上述第2色光用光源部分時的笫2色光用光源驅(qū)動時鐘信號的頻率不同。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述第1色光用光源驅(qū)動時鐘信號和上述第2色光用光源驅(qū)動時鐘信號，還具有在兩信號中共同的頻率的單位時鐘信號。
21.根據(jù)權(quán)利要求14所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述空間光調(diào)制裝置，是具有可以擇一地選擇第1反射位置和第2反射位置的多個可動反射鏡元件的傾斜反射鏡裝置；上述傾斜反射鏡裝置，在上述可動反射鏡元件為上述第1反射位置時，向規(guī)定方向反射上述第1色光和上述第2色光，在上述可動反射鏡元件為上述第2反射位置時，向與上述規(guī)定方向不同的方向反射上述第1色光和上述第2色光。
22.根據(jù)權(quán)利要求14所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述空間光調(diào)制裝置，是反射型或透過型液晶光閥。
23.一種投影機，其特征在于，具有根據(jù)權(quán)利要求1到22中的任何一項所述的圖像顯示裝置；以及投影來自上述空間光調(diào)制裝置的調(diào)制光的投影透鏡。
24.一種投影機，特征在于，具有具備將多個固體發(fā)光元件排列起來的光射出區(qū)域的光源；具備切換來自該光源的照明光束從而形成圖像的調(diào)制區(qū)域的反射型的空間光調(diào)制裝置；投影來自該空間光調(diào)制裝置的顯示光束的投影透鏡；以及在上述空間光調(diào)制裝置的附近，被配置為使得上述照明光束和顯示光束透過的正的折射率的場透鏡；其中，上述投影透鏡的入射光瞳和上述光源的光射出區(qū)域，以含有上述場透鏡和空間光調(diào)制裝置的調(diào)制光學系統(tǒng)介于中間，處于共軛關(guān)系。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的投影機，其特征在于在上述空間光調(diào)制裝置的上述調(diào)制區(qū)域中，矩陣狀地配置有可動反射鏡元件；上述投影透鏡的入射光瞳和上述光源的光射出區(qū)域，以上述空間光調(diào)制裝置的可動反射鏡元件為ON狀態(tài)的上述調(diào)制光學系統(tǒng)介于中間，處于共軛關(guān)系。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的投影機，其特征在于在上述空間光調(diào)制裝置的上述調(diào)制區(qū)域中，矩陣狀地配置有具備第1有效角度和第2有效角度的可動反射鏡元件；此外，上述光源，具備以上述可動反射鏡元件為上述第1有效角度的狀態(tài)下的上述調(diào)制光學系統(tǒng)介于中間、與上述投影透鏡的入射光瞳處于共軛關(guān)系的第1光射出區(qū)域，和以上述可動反射鏡元件為上述第2有效角度的狀態(tài)下的上述調(diào)制光學系統(tǒng)介于中間、與上述投影透鏡的入射光瞳處于共軛關(guān)系的第2光射出區(qū)域。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的投影機，其特征在于在上述第1和第2光射出區(qū)域中，配置有不同的顏色的上述固體發(fā)光元件。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的投影機，其特征在于在上述第1光射出區(qū)域上，配置有紅色和藍色的上述固體發(fā)光元件，在上述第2光射出區(qū)域上配置有綠色的上述固體發(fā)光元件。
29.根據(jù)權(quán)利要求24所述的投影機，其特征在于在與由上述調(diào)制光學系統(tǒng)產(chǎn)生的上述入射光瞳的像的范圍基本一致的上述光射出區(qū)域的范圍內(nèi)，配置有上述固體發(fā)光元件。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的投影機，其特征在于上述多個固體發(fā)光元件，被配置在大致圓形的范圍內(nèi)。
31.根據(jù)權(quán)利要求24所述的投影機，其特征在于上述調(diào)制光學系統(tǒng)的上述入射光瞳相對于上述光射出區(qū)域的范圍的倍率約為1。
32.根據(jù)權(quán)利要求24所述的投影機，其特征在于上述調(diào)制光學系統(tǒng)的上述入射光瞳相對于上述光射出區(qū)域的范圍的倍率為1或更小。
33.根據(jù)權(quán)利要求24所述的投影機，其特征在于上述光源，具備配置在上述固體發(fā)光元件的上述空間光調(diào)制裝置一側(cè)、形成上述光射出區(qū)域的微型透鏡陣列；上述固體發(fā)光元件的各自的發(fā)光部分和上述調(diào)制區(qū)域，以含有上述微型透鏡陣列和上述場透鏡的照明透鏡光學系統(tǒng)介于中間，處于共軛關(guān)系。
34.根據(jù)權(quán)利要求24所述的投影機，其特征在于上述光源，具備配置在上述固體發(fā)光元件的上述空間光調(diào)制裝置一側(cè)、形成上述光射出區(qū)域的微型透鏡陣列；構(gòu)成上述微型透鏡陣列的多個微型透鏡，和與之成對的上述固體發(fā)光元件的光軸，在各自的上述對中被錯開地配置。
35.根據(jù)權(quán)利要求24所述的投影機，其特征在于上述發(fā)光部分和上述調(diào)制區(qū)域大致是方形，上述發(fā)光部分和上述調(diào)制區(qū)域，被配置為使得每個方形的一邊成為大致平行。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的投影機，其特征在于上述發(fā)光部分和上述調(diào)制區(qū)域大致是長方形，被配置為使得每個長方形的長邊方向的一邊成為大致平行。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的投影機，其特征在于上述發(fā)光部分的縱橫比與上述空間光調(diào)制裝置的上述調(diào)制區(qū)域的縱橫比，大致相等。
38.根據(jù)權(quán)利要求24所述的投影機，其特征在于上述光源，具備配置在上述固體發(fā)光元件的上述空間光調(diào)制裝置一側(cè)、形成上述光射出區(qū)域的微型透鏡陣列；構(gòu)成上述微型透鏡陣列的每個微型透鏡，使得上述發(fā)光部分照射到上述空間光調(diào)制裝置上的形狀，與上述調(diào)制區(qū)域的形狀基本一致那樣地，縱橫的曲率或倍率不同。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的投影機，其特征在于上述光源，具有起因于上述微型透鏡的縱向的形狀的笫1結(jié)像位置，和起因于上述微型透鏡的橫向的形狀的第2結(jié)像位置，在上述第1和第2結(jié)像位置之間，配置上述空間光調(diào)制裝置。
40.一種投影機，特征在于，具有具備多個固體發(fā)光元件，和配置在其出射一側(cè)的微型透鏡陣列的光源；具備切換來自該光源的照明光束從而形成圖像的調(diào)制區(qū)域的反射型的空間光調(diào)制裝置；以及向屏幕投影來自該空間光調(diào)制裝置的顯示光束的投影透鏡；其中，上述固體發(fā)光元件的各自的發(fā)光部分和上述調(diào)制區(qū)域，以含有上述微型透鏡陣列的照明透鏡光學系統(tǒng)介于中間，處于共軛關(guān)系。
41.一種投影機，特征在于，具有具備多個固體發(fā)光元件，和配置在其出射一側(cè)的微型透鏡陣列的光源；具備切換來自該光源的照明光束從而形成圖像的調(diào)制區(qū)域的反射型的空間光調(diào)制裝置；以及向屏幕投影來自該空間光調(diào)制裝置的顯示光束的投影透鏡；其中，構(gòu)成上述微型透鏡陣列的多個微型透鏡，和與之成對的上述固體發(fā)光元件的光軸，在各自的上述對中被錯開配置。
42.一種投影機，特征在于，具有具備多個固體發(fā)光元件，和配置在其出射一側(cè)的微型透鏡陣列的光源；具備切換來自該光源的照明光束從而形成圖像的調(diào)制區(qū)域的反射型的空間光調(diào)制裝置；以及向屏幕投影來自該空間光調(diào)制裝置的顯示光束的投影透鏡；其中，上述發(fā)光部分和上述調(diào)制區(qū)域大致是方形，上述發(fā)光部分和上述調(diào)制區(qū)域，被配置為使得每個方形的一邊成為大致平行。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的投影機，其特征在于上述發(fā)光部分和上述調(diào)制區(qū)域是長方形，被配置為使得每個長方形的長邊方向的一邊成為大致平行。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的投影機，其特征在于上述發(fā)光部分的縱橫比，與上述空間光調(diào)制裝置的上述調(diào)制區(qū)域的縱橫比，大致相等。
45.一種投影機，特征在于，具有具備多個固體發(fā)光元件，和配置在其出射一側(cè)的微型透鏡陣列的光源；具備切換來自該光源的照明光束從而形成圖像的調(diào)制區(qū)域的反射型的空間光調(diào)制裝置；以及向屏幕投影來自該空間光調(diào)制裝置的顯示光束的投影透鏡；其中，構(gòu)成上述微型透鏡陣列的每個微型透鏡，使得上述發(fā)光部分照射到上述空間光調(diào)制裝置上的形狀，與上述調(diào)制區(qū)域的形狀基本一致那樣地，縱橫的曲率或倍率不同。
46.根據(jù)權(quán)利要求45所述的投影機，其特征在于上述光源，具備起因于上述微型透鏡的縱向的形狀的第1結(jié)像位置，和起因于上述微型透鏡的橫向的形狀的第2結(jié)像位置；在上述第1和第2結(jié)像位置之間，配置上述空間光調(diào)制裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種使用傾斜反射鏡裝置的小型且高亮度的圖像顯示裝置和具備該圖像顯示裝置的投影機。具有供給G光的第1色光用光源部分10、供給R光或B光的第2色光用光源部分20、和具有可以擇一地選擇第1反射位置和第2反射位置的多個可動反射鏡元件31的傾斜反射鏡裝置30；第1色光用光源部分10，被設(shè)置為使得在可動反射鏡元件31為第1反射位置時，向規(guī)定方向L1反射G光，在可動反射鏡元件31為第2反射位置時，向方向L2反射G光；第2色光用光源部分20，被設(shè)置為使得在可動反射鏡元件31為第2反射位置時，向規(guī)定方向L1反射R光或B光，在可動反射鏡元件31為第1反射位置時，向方向L3反射R光或B光。
文檔編號G03B21/00GK1447149SQ0312090
公開日2003年10月8日 申請日期2003年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月22日
發(fā)明者武田高司, 米窪政敏 申請人:精工愛普生株式會社